Pipe (G)

质量守恒定律将质量流量与表示气体体积的内部单元的压力和温度的动力学有关:

哪里

能量守恒定律将能量和热量的消耗与代表气体体积的内部单元的压力和温度的动态关系:

哪里

质量的偏导数 M 和内部能量 U 恒定体积下的气体压力和温度取决于气体属性的模型。 对于理想和半理想气体的模型，方程如下:

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,

,

,

哪里

对于真实的气体模型，质量的偏导数 M 和内部能量 U 气体相对于恒定体积下的压力和温度等于:

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,

,

,

哪里

每半管道的动量平衡模拟了由于气流动量和粘性摩擦引起的压降:

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,

哪里

通过*H*口与管壁的热交换通过能量守恒方程与内部节点表示的气体的能量相加。 因此，端口*A*和内节点之间以及端口*B*和内节点之间的每半管道的脉冲平衡被认为是绝热过程。 绝热关系:

,

,

哪里 -端口*A*、端口*B*或内部节点*I*处的比焓，如下标所示。

粘性摩擦引起的压力损失 和 它们取决于流动状态。 每半管道的雷诺数定义为:

,

,

哪里

如果雷诺数小于参数值 Laminar flow upper Reynolds number limit，流动处于层流模式。 如果雷诺数大于参数的极限值 Turbulent flow lower Reynolds number limit，则电流处于湍流模式。

在层流状态下，由于粘性摩擦引起的压力损失为:

,

,

哪里

在湍流状态下，由于粘性摩擦引起的压力损失为:

,

,

哪里 -端口*A*或*B*上的达西系数，如下标所示。

达西系数由Haaland相关性计算:

,

,

哪里 -参数值 Internal surface absolute roughness.

当雷诺数介于层流雷诺数上限（参数值 Laminar flow upper Reynolds number limit）和湍流雷诺数下限的值（参数的值 Turbulent flow lower Reynolds number limit），流动处于层流和湍流之间的过渡状态。 过渡区域中由于粘性摩擦引起的压力损失在层流状态的损失和湍流状态的损失之间平稳地变化。

管壁与内部气体体积之间的对流传热方程:

哪里 -管道表面积, .

假设沿管道呈指数温度分布，则对流传热为

哪里

传热系数 取决于Nusselt号码:

哪里 -在平均温度下计算的导热系数。

努塞尔特数取决于流量状态。 层流模式下的Nusselt数是恒定的，等于参数的值 Nusselt number for laminar flow heat transfer. 湍流状态下的努塞尔特数由Gnelinsky方程计算:

其中tem:[Pr_("avg")]是在平均温度下计算的Prandtl数。

平均雷诺数为

哪里 -动态粘度，在平均温度下估计。

当均值介于层流雷诺数上限（参数值 Laminar flow upper Reynolds number limit）和湍流雷诺数下限的值（参数的值 Turbulent flow lower Reynolds number limit），Nusselt数在层流和湍流的Nusselt数的值之间平滑变化。

当来自管道的气体压力在端口*A*和*B*处降低时的质量流量由以下表达式确定:

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,

哪里 和 -分别在端口*A*和*B*上的声速。

口*A*或*B*处亚临界流处的压力等于相应变量的值:

,

.

在临界流量下，通过将临界流量下的质量流量代入管道的动量平衡方程来获得端口*A*和*B*的压力:

,

,

哪里 和 它们表示在流动进入临界模式的假设下，由于粘性摩擦造成的压力损失。 它们的计算方式类似 和 用临界流量的质量流量值替换端口*A*和*B*的质量流量值。

根据流量是否变得临界，该装置将临界或亚临界流量中的压力值分配为端口处的实际压力。 流动可能在管道的出口处变得临界，但在入口处不是。 因此，如果 ，则端口*A*是输入和 . 如果 ，则port*A*为输出。

同样，如果 ，则端口*B*是输入和 . 如果 ，则port*B*为输出。

*管壁绝对刚性。 *流程充分开发。 摩擦损失和热传递不包括输入效应。 *重力的影响可以忽略不计。 *气体的惯性可以忽略不计。 *本机不模拟超音速流动。

使用参数组 *Initial Targets*在建模之前为块参数变量设置优先级和初始目标值。 有关详细信息，请参阅 使用目标值配置物理块.